在 Linux 上跟踪 libc 和系统调用函数调用？答案

【问题标题】：Trace libc and system call function calls on Linux?在 Linux 上跟踪 libc 和系统调用函数调用？
【发布时间】：2014-07-28 11:43:35
【问题描述】：

我在 Linux 上有一个 C++ 应用程序。在整个程序执行过程中，如何查看库对函数（如malloc()）的调用以及对系统调用（如sbrk() 等）的调用？

我想显示哪些 libc 函数发生并负责后续的 Linux 系统调用。

注意：我不想拦截任何函数调用，只是为了记录哪些 C 库函数调用了哪些系统调用。

【问题讨论】：

标签： c++ c linux unix

【解决方案1】：

我想显示哪些 libc 函数发生并负责后续的 Linux sys 调用。

您可能想使用ltrace(1) 和/或strace(1)。

当然读syscalls(2) 和Advanced Linux Programming。或者使用ld.so(8) 技巧和dynamic linkers。你可以阅读Linkers and Loaders

我相信使用所有警告和调试信息编译您的应用程序（例如g++ -Wall -Wextra -g）应该会有所帮助（尤其是提供更好的输出）。您甚至可能想要安装一些系统库的调试变体（在 Debian 或 Ubuntu 上，像 libstdc++6-4.8-dbg 这样的软件包...）。

仅当您认为已纠正大多数错误时，才在启用 optimizations 的情况下重新编译您的代码

（这实际上意味着：add -O2 到 g++ 程序选项，因此请适当配置您的 build automation 工具，例如，如果您使用 GNU make，请编辑您的 Makefile。

如果您在 2020 年使用最近的GCC 10，请考虑使用其static analyzer 选项。还可以考虑使用Frama-C 或Clang static analyzer。

您还应该考虑使用valgrind 和最近的GCC 编译器，use 一些sanitizing 选项（例如-fsanitize=address）当然启用所有警告和DWARF 调试信息（所以也通过-Wall -Wextra -g 到 gcc 或 g++)。

您可以使用最近的GDB 调试器半自动跟踪某些函数，因为gdb may be scriptable 在 Python 或 Guile 中。

另一种方法（参见this draft 报告）是编写您自己的GCC plugin，然后在编译您的一些或其他源代码时使用它。

顺便说一句，要了解标准库是如何工作的（即它们正在调用哪个 syscalls），您不仅可以 strace 使用它们的程序，而且因为 Linux 上的许多库都是 free software 或 @ 987654347@，所以下载然后研究他们的源代码。我发现musl-libc 的源代码非常易读。另见更常见的Gnu libc。而C++标准库封装在GCC里面。

有关系统方法，请阅读LinuxFromScratch。只要有足够的耐心（数周的工作），您就可以编译所有 Linux 软件（或使用基于源代码的发行版，例如 Gentoo）。

【讨论】：

这个答案很有启发性！它值得更多的支持。

【解决方案2】：

你可以从：

man ld-linux
export LD_DEBUG=help

例如我想知道ls命令使用了什么样的函数：

export LD_DEBUG=symbols
export LD_DEBUG_OUTPUT=myoutput.txt
[xxxx@localhost ~]$ ls -l
total 244
-rw-rw-r--   1 xxxxx pppppp    247 Jul 15 12:05 28_29storage.txt

现在在我的文件 myoutput.txt.pidnumber 中：

   13419:   symbol=malloc;  lookup in file=ls [0]
   13419:   symbol=malloc;  lookup in file=/lib64/libselinux.so.1 [0]
   13419:   symbol=malloc;  lookup in file=/lib64/libcap.so.2 [0]
   13419:   symbol=malloc;  lookup in file=/lib64/libacl.so.1 [0]
   13419:   symbol=malloc;  lookup in file=/lib64/libc.so.6 [0]

【讨论】：

【解决方案3】：

对于系统调用，您可以使用 ltrace/strace 作为前面提到的答案。为了跟踪 libc 调用，您需要确定要跟踪哪些特定调用并创建一个使用 LD_PRELOAD 覆盖它们的库。

有关如何执行此操作的详细信息，请参阅Create a wrapper function for malloc and free in C。

【讨论】：

你打败了我，我想看看 new() -> malloc() 在 sbrk()/mmap() 等方面做了什么。